KR100337547B1 - 미가류 고무시트용 방착제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 등의 제조에 있어서 고무 조성물의 배합후 얻어진 시트상고무간의 접착을 방지하기 위해 사용되는 방착제에 관한 것으로서, 무기분체 100중량부, 탄소수 1∼18의 알킬실란 6.0∼12.0 중량부, 음이온성 계면활성제 6.0∼12.0중량부, 비이온성 계면활성제 4.0∼7.0 중량부, 전분 15.0∼20.0 중량부, 카복시 메틸 셀룰로오즈 1.0∼2.0 중량부 및 질산나트륨 1.0∼2.0 중량부를 포함하는 것으로, 이는 무기분체의 표면을 알킬실란으로 비극성화함으로써 통상의 무기분체를 주성분으로 하는 고무시트 방착제의 문제점이었던 비산성, 침강성의 문제를 해결함과 아울러 방착력이 우수하고 건조가 양호하며 슬립성과 부식성이 없는 고무시트 방착제를 제공할 수 있다.

Description

미가류 고무시트용 방착제{Antiblocking compound of Green-rubber-sheet}

본 발명은 타이어 등의 제조에 있어서 고무 조성물의 배합후 얻어진 시트상고무간의 접착을 방지하기 위해 사용되는 방착제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부착성과 내부식성 등이 향상된 방착제에 관한 것이다.

타이어 등의 제조에 있어서 일정의 고무 조성물을 고무 배합기, 예를들어 밴버리 믹서 등에서 배합한 다음, 이를 다음 공정에서 사용하기 위해 시트상으로 적재한다. 그런데, 시트상으로 적재되는 고무간의 접착을 방지하기 위해서, 고무 시트 방착제를 사용한다.

초기에는 고무시트 방착제로 탄산칼슘이나 탈크와 같은 무기분체를 고무에 묻혀 사용하였다. 그러나, 이 경우 고무 시트에 묻었던 분체가 비산하여 환경위해성이 있고, 다른 반제품에 분체가 묻어 타이어 제조시 불량의 한 원인이 되었다.

이를 해결하기 위한 방안으로, 분체를 계면활성제와 조합하고, 방착조제로서 무기분체와 함께 스테아린산 아연을 보조제로 사용한 고무용 방착제가 개발되어 널리 사용되어 왔다.

이와같은 무기분체-계면활성제의 복합방착제는 파우더 상태이며, 이를 물에 대한 중량비로 2∼5부의 용액으로 하여 고무표면에 도포한 후 건조하면 방착성능을 발휘하여 고무용 시트 방착제가 된다.

그러나, 이 경우도 분체의 함량이 40∼60중량부에 달하고, 고무 표면에 상당량의 분체 및 스테아린산 아연이 부착되어 고무 물성을 저해할 가능성이 많이 내포되어 있었다. 특히, 방착력을 향상시키기 위해 사용하였던 스테아린산 아연이나 스테아린산 칼슘, 그리고 이들이 보다 고무 표면에 잘 부착되도록 하기 위해 사용한 우지 등과 같은 유지, 카복시 메틸 셀룰로오즈 또는 하이드로게네이티드 전분 등은 고무 표면에 과다하게 무기분체 및 스테아린산 염을 부착케 하여 고무시트 적재시 슬립을 일으키거나 비산되는 문제를 일으켰다. 뿐만 아니라, 방착제를 희석용액으로 만들기 위한 교반탱크의 바닥에는 무기분체들이 침적되어 쌓이게 되어 정기적으로 청소를 해주어야 하며, 침적된 이들 무기분체들이 가동 초기에 고무에 집중적으로 묻게 되면 고무중에서 이물로 작용하여 불량의 원인이 된다. 더욱이, 이와같은 조성의 방착제는 스틸 코드(steel cord)와 접촉하는 토핑(topping) 고무에도 존재하게 되는데, 방착제를 구성하는 유기첨가제들은 산성 원료로서 토핑고무 중에 존재하면서 스틸 코드의 부식에 직간접적으로 영양을 줄 우려가 있다.

한편, 고무시트 방착제를 고무에 도포하는 방법에는 크게 두가지 방식이 있다. 하나는, 디핑 탱크(dipping tank)식이고, 나머지 하나는 스프레이 방식이다.

스프레이식 방착제 도포방식에서는 탱크식에서와는 달리 침적된 무기분체가 고무에 직접 과다하게 묻어 불량의 원인이 되지 않을 수도 있으나, 두 방식 모두액상으로 도포된 방착제가 건조장치를 통과할 때 U자형으로 권취된 고무시트에 방착액이 모이면서 필러가 한 부위에 집중되며, 이것이 고무 중 이물로 작용하여 불량의 원인이 될 것을 피할 수 없다.

본 발명자는 이와같은 종래의 고무시트 방착제의 문제점을 해결하기 위해, 다시말해 고무표면에서 분체가 비산하지 않으면서도 충분한 방착성을 발휘하며 슬립성이 없는 방착제를 개발하기 위해 연구노력하던 중, 무기분체를 실란으로 처리하여 무기분체의 표면을 비극성화하고, 비극성 입자표면을 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제로 처리하고, 증점제를 사용하여 서스펜션을 보호하고, 질산나트륨으로 산도를 조절한 결과 부착성과 내부식성을 만족하는 고무시트 방착제를 얻을 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 부착성과 내부식성이 향상된 미가류 고무시트용 방착제를 제공하는 데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미가류 고무시트용 방착제는 무기분체에 계면활성제, 방착조제 및 보조제를 첨가하여 이루어진 것으로서, 무기분체 100중량부, 탄소수 1∼18의 알킬실란 6.0∼12.0 중량부, 음이온성 계면활성제 6.0∼12.0 중량부, 비이온성 계면활성제 4.0∼7.0 중량부, 전분 15.0∼20.0 중량부, 카복시 메틸 셀룰로오즈 1.0∼2.0 중량부 및 질산나트륨 1.0∼2.0 중량부를 포함하는 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 방착제 중 주성분이 되는 무기분체는 통상의 방착제에 사용되는 것이면 되는 바, 특히 좋기로는 325메쉬 이하의 크기를 갖는 실리카, 산화알루미나 또는 탄산칼슘이다.

무기분체의 입자가 지나치게 클 경우 즉 200메쉬 급의 경우 방착액을 제조하였을 때 서스펜션이 안정되지 못하여 침강안정성에 문제가 발생될 수 있다.

본 발명에서는 이와같은 무기분체의 표면을 알킬실란으로 표면처리한다. 이때, 표면처리에 사용되는 알킬실란은 탄소수 1∼18의 알킬실란으로서, 구체적으로는 다음 화학식과 같다.

(화학식)

R_nSiX_(4-n)

상기 식에서, R은 탄소수 1∼18을 가지는 비수화유기그룹(nonhydrolyzable organo functional group)의 알킬기들이며, 실리카와 결합할 수 있고 고무의 비극성 탄화수소와 친화력을 가지는 것으로서, 구체적으로는 비닐기, 클로로프로필기, 에폭시기, 메타크릴레이트기, 일차아민, 디아민 또는 머캅토기를 포함하는 것이며, X는 가수분해 가능기(hydrolyzable group)로서, 알콕시기(alkoxy group), 아크릴기(acryloxy group) 또는 아민기(amine group)이며, n은 0∼3의 정수이다.

이와같은 알킬실란은 관능기를 하나, 둘 또는 세 개 갖는 실란 또는 이들의유도체를 포함하는 것으로서, 이와같은 알킬실란으로 무기분체를 표면처리하게 되면 무기분체의 표면극성을 비극성화함으로써 일반적인 무기분체를 주성분으로 하는 고무시트 방착제의 문제점이었던 비산성, 침강성의 문제를 해결할 수 있다.

알킬실란으로 무기분체의 표면을 처리하지 않은 경우 침강안정성이 떨어진다.

이와같은 알킬실란의 함량은 무기분체 100중량부에 대하여 6.0∼12.0 중량부인 것이 비산성, 침강안정성 면에 있어서 바람직하다.

그 다음, 알킬실란으로 표면처리된 무기분체에 일반적인 방착제 조성에서와 같이 계면활성제, 방착조제 및 보조제 등을 배합한다.

본 발명에서는 계면활성제로서 비이온성 계면활성제와 음이온성 계면활성제를 적절히 배합한다.

구체적으로, 비이온성 계면활성제는 무기분체 100중량부에 대하여 4.0∼7.0중량부로 첨가하고, 음이온성 계면활성제는 무기분체 100중량부에 대하여 6.0∼12.0 중량부 되도록 첨가한다.

여기서, 비이온성 계면활성제는 특별히 한정되는 것은 아니나, 구체적으로는 노닐페놀, 옥틸페놀, 라우릴 알코올 및 에틸엔옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것이 바람직하다.

그리고, 음이온성 계면활성제 또한 특별히 한정되는 것은 아니며, 좋기로는 장쇄지방산염의 비누 및 소디움 디옥틸 설포숙신네이트(sodium dioctyl sulfosuccinate)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것이다.

이와같이 무기분체를 실란으로 처리하여 표면극성을 비극성화하고, 이를 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제로 처리한 것을, 증점제로 서스펜션을 보호한다.

이때, 증점제로는 통상의 하이드로게네이티드 전분과 함께 카복시 메틸 셀룰로오즈를 혼합사용하는 것이 바람직하다. 카복시 메틸 셀룰로오즈의 함량은 무기분체 100중량부에 대하여 1.0∼2.0 중량부인 것이 방착제 액의 서스펜션 안정성 측면에 있어서 바람직하다.

그밖에 소포제와 안식향산 소다, 그리고 스테아린산 아연과 같은 스테아린산 염 등의 보조제를 첨가할 수 있음은 물론이다.

이와같은 방착제의 산도의 조절은 질산나트륨을 사용하는 바, 질산나트륨의 함량은 방착제의 산도를 7.0∼7.3의 범위로 할 수 있는 양이면 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼3 및 비교예 1∼4

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 함량으로 통상의 방착제 제조방법을 사용하여 방착제를 제조하였다.

이와같이 제조된 방착제에 대하여 교반농도, 비산성, 침강안정성, 소포성, 건조성, 냄새, 방착성, 슬립성 및 부식성을 평가하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

여기서, 교반농도는 물을 사용하여 에멀젼화한 농도를 의미하는 바, 비교예4의 경우, 교반농도 2% 에서는 방착력이 나타나지 않아 5%로 올려 교반한 것으로 하였다.

평가 방법은 다음과 같다.

(1)비산성

물로 에멀젼한 방착액에 고무시트를 3회 침적하고 건조한 후의 표면 색상을 관찰하여 판정한 것으로서, 고무표면의 색상이 고무 본래의 색상을 유지하며 손으로 만졌을 때 손에 분체가 묻어나지 않는 경우를 A로 판정하여 각각 B(양호), C(고무표면의 색상이 우유빛이고 손에 다량 묻어남)로 표시하였다.

(2)침강안정성

100㎖ 메스실린더에 2% 에멀젼액을 방치하고 3일 후 침강한 분체의 부피(㎖)를 측정하여 표시한 것으로서, A(침강이 없거나 1㎖ 이내), B(1∼3㎖이내의 침강), C( 3∼5㎖ 미만의 침강), D(5㎖ 이상의 침강이 있을 경우)이다.

(4)소포성: 2% 에멀젼 용액을 1m 높이에서 100㎖를 부어 내릴 때 발생된 기포가 소멸하는 시간으로 판정한 것으로서, A(기포의 발생이 적고, 발생한 기포가 2분내 소명한 경우), B(기포가 다소 발생하고 5분 이내 소멸한 경우), C(기포가 많이 발생하고 5분 이상 지속된 경우)로 표시하였다.

(5)부식성시험: 황동 도금 스틸코드를 30cm 잘라, 각 2% 방착액 중에 168시간 침저기시킨 후 표면의 도금상태를 관찰하여, A(도금상태가 완전함), B(부분적인 부식이 보임), C(전반적으로 부식이 보임)으로 표시하였다.

(단위: 중량부)
	실시예	비교예
	1	2	3	1	2	3	4
무기분체	실리카	300	250	200	150	100	-	-
	벤토나이트	185	235	285	335	385	400	300
	탄산칼슘	100	100	100	100	100	185	285
스테아린산염	120	120	120	120	1320	120	120
계면활성제	NP1015	25	25	25	25	25	25	25
	NP1025	15	15	15	15	15	15	15
	K-soap	50	50	50	50	80	50	50
	EDO 113	50	20	20	50	50	50	50
증점제	카복시 메틸 셀룰로오즈	8	8	8	8	8	-	-
	하이드로게네이티드 전분	100	100	100	100	100	100	100
소포제	비실리콘형 미네랄오일 에멀젼	20	20	20	20	20	20	20
알킬실란	50	50	45	-	-	-	-
안식향산소다	2	2	2	2	2	-	-
질산나트륨	8.5	6.5	4.5	2.5	0.5	-	-
합계	1038.5	1031.5	1024.5	977.5	1005.5	965	965
(주)실리카, 벤토나이트, 탄산칼슘: 325메쉬를 전부 통과한 것임.스테아린산염: Zinc stearate 또는 Calcium stearateNP1015:Nonyphenol EO 15몰, 동남합성사제품,NP1025:Nonylphenol EO25몰,동남합성사 제품K-soap: 장쇄지방산비누, EDO 113: Sodium dioctylsulfosuccinate, 동남합성사 제품알킬실란: RnSiX(4-n)에서, R은 알킬기이고, X는알콕시기, 아크릴기, 아민기이며, n은 0~3인 알킬실란 화합물

	실시예	비교예
	1	2	3	1	2	3	4
교반농도(%)	2	2	2	2	2	2	5
비산성	없음	없음	없음	없음	없음	있음	없음
침강안정성	A	A	A	B	B	C	A
소포성	A	A	A	A	A	B	B
건조성	7분 이내	7분 이내	7분 이내	7분 이내	10분 이내	15분 이내	20분 이내
냄새	발생 무	발생 무	발생 무	발생 무	발생 무	냄새발생	냄새발생
방착성(kgf/in2)	0.1	0.2	0.2	0.2	0.2	0.8	0.5
슬립성	무	무	무	무	무	무	유
부식성	A	A	A	B	C	C	C

상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1∼3과 비교예 1∼2의 경우 종래의 방착제인 비교예 3∼4에 비하여 방착력, 비산성, 침강안정성, 소포성, 건조성 등에서 월등이 우수함을 알 수 있다. 그러나, 표면처리를 하지 않은 비교예 1∼2의 경우 실시예 1∼3에 비하여 침강안정성이 떨어짐을 알 수 있다. 구체적으로, 비교예 1∼2의 경우 표면처리하지 않고 이를 보완하기 위해 전분과 계면활성제의 배합량을 증량하였으나 침강안정성은 향상되지 않았으며, 건조가 늦어지는 경향이 있었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 실리카, 산화알루미나 및 탄산칼슘을 무기분체로 하고, 이를 알킬실란으로 표면처리한 후, 여기에 비이온성 계면활성제와 음이온성 계면활성제, 그리고 통상의 첨가제를 배합한 후 질산나트륨을 첨가하여 산도를 조절하여 제조된 방착제의 경우, 통상의 무기분체를 주성분으로 하는 고무시트 방착제의 문제점이었던 비산성, 침강성의 문제를 해결함과 앙울러 방착력이 우수하고 건조가 양호하며 슬립성과 부식성이 없는 고무시트 방착제를 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 무기분체에 계면활성제, 방착조제 및 보조제를 첨가하여 이루어진 미가류 고무시트용 방착제에 있어서,

   상기 방착제는 무기분체 100중량부 및 탄소수 1∼18의 알킬실란 6.0∼12.0 중량부를 포함하는 것임을 특징으로 하는 미가류 고무시트용 방착제.
2. 제 1 항에 있어서, 알킬실란은 다음 화학식으로 표현되는 것임을 특징으로 하는 미가류 고무시트용 방착제.

   화학식

   R_nSiX_(4-n)

   상기 식에서, R은 비닐기, 클로로프로필기, 에폭시기, 메타크릴레이트기, 일차아민, 디아민 또는 머캅토기이며,

   X는 알콕시기(alkoxy group), 아크릴기(acryloxy group) 또는 아민기(amine group)이며, n은 0∼3의 정수이다.
3. 제 1 항에 있어서, 음이온성 계면활성제는 장쇄지방산염의 비누, 및 소디윰디옥틸설퍼숙시네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 미가류 고무시트용 방착제.
4. 제 1 항에 있어서, 비이온성 계면활성제는 노닐페놀, 옥틸페놀, 라우릴 알코올 및 에틸렌옥사이드로부터 제조된 계면활성제로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 미가류 고무시트용 방착제.
5. 제 1 항에 있어서, 무기분체는 325메쉬 이하의 크기를 갖는 실리카, 산화알루미나 및 탄산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 미가류 고무시트용 방착제.